(57)【要約】 【課題】  測定毎の測定結果のばらつきを極力解消して、安定した測定結果を得る。【解決手段】  被測定者の前腕Ａを位置決め状態に載置する腕置き部と、該腕置き部の上方に固定され、腕置き部に載置された前腕Ａの上面に先端面６ａを密着させられるファイババンドル６を備える光学式測定ヘッド３と、腕置き部を移動させ、光学式測定ヘッド３を前腕Ａに密着させる移動機構とを備え、光学式測定ヘッド３に嵌合部１０が設けられ、被測定者の前腕Ａの上面に、嵌合部１０を嵌合させる被嵌合部１１が固定され、嵌合部１０および被嵌合部１１に、被測定者の前腕Ａに対するファイババンドル６の軸線回りの所定の位置でこれら嵌合部１０と被嵌合部１１とを相互に嵌合させるよう係合する係合部１２，１８が設けられている光学式生体情報測定装置を提供する。【選択図】      図３
2006141636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の前腕を位置決め状態に載置する腕置き部と、
該腕置き部の上方に固定され、腕置き部に載置された前腕の上面に先端面を密着させられるファイババンドルを備える光学式測定ヘッドと、
前記腕置き部を移動させ、光学式測定ヘッドに前腕を密着させる移動機構とを備え、
前記光学式測定ヘッドに嵌合部が設けられ、
前記被測定者の前腕の上面に、嵌合部を嵌合させる被嵌合部が固定され、
嵌合部および被嵌合部に、被測定者の前腕に対するファイババンドルの軸線回りの所定の位置でこれら嵌合部と被嵌合部とを相互に嵌合させるよう係合する係合部が設けられている光学式生体情報測定装置。
【請求項２】
前記嵌合部が円柱状に形成され、
前記被嵌合部が、被測定者の前腕に接着される接着面と、該接着面まで貫通し、前記嵌合部を嵌合させる貫通孔とを備え、
嵌合部外面、貫通孔内面または、接着面のいずれかに空気抜き溝が形成されている請求項１に記載の光学式生体情報測定装置。
【請求項３】
前記被嵌合部の貫通孔の近傍に、温度調節された流体を流通させる流路が形成されている請求項２に記載の光学式生体情報測定装置。
【請求項４】
前記流路に温度調節された流体を導く配管の少なくとも一部が前記ファイババンドルに沿って配置されている請求項３に記載の光学式生体情報測定装置。
【請求項５】
前記ファイババンドルの先端面が前記接着面から０．１〜０．２ｍｍの範囲で突出している請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学式生体情報測定装置。
【請求項６】
前記ファイババンドルの先端面が前記接着面から０．１５ｍｍ突出している請求項５に記載の光学式生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光学式生体情報測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、糖尿病の判断のために血中グルコース濃度測定が行われており、特に、糖尿病患者のインシュリン投与量を決定する血糖値を検査するために、グルコース濃度の測定が行われている。グルコース濃度の測定は、一般に、指や腕から採取した血液を直接分析することにより行われている。患者の体内における血液中のグルコース濃度は、食事の前後や運動後などの測定条件によって変化するため、正確な血糖値を得るためには、頻繁なグルコース濃度測定が必要である。
しかしながら、採血した血液を直接分析する上記方法は、グルコース濃度の測定の度に注射針等を刺して採血しなければならず、患者にかかる負担が大きいという問題がある。
【０００３】
この問題を解決するために、生体表面に対し、外部から測定光を照射して生体内で拡散させ、生体外に出射された反射光を受光し、吸光度によって非侵襲的にグルコース濃度を測定する測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１の方法は、ヒトの前腕の上面に被嵌合部を固定し、上方から近接させた測定プローブの嵌合部を被嵌合部に嵌合させることにより、前腕の表面の同一位置に測定プローブを繰り返し接触させることを可能として、測定毎の測定結果のばらつきを低減することとしている。
【特許文献１】特開２００３−３１０５７８号公報（図１６等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、測定毎に測定結果がばらつく現象は、単に生体表面の同一位置に測定プローブを接触させるだけでは解消することはできず、その他の種々の原因によって発生する。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、測定毎の測定結果のばらつきを極力解消して、安定した測定結果を得ることができる光学式生体情報測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、被測定者の前腕を位置決め状態に載置する腕置き部と、該腕置き部の上方に固定され、腕置き部に載置された前腕の上面に先端面を密着させられるファイババンドルを備える光学式測定ヘッドと、前記腕置き部を移動させ、光学式測定ヘッドを前腕に密着させる移動機構とを備え、前記光学式測定ヘッドに嵌合部が設けられ、前記被測定者の前腕の上面に、嵌合部を嵌合させる被嵌合部が固定され、嵌合部および被嵌合部に、被測定者の前腕に対するファイババンドルの軸線回りの所定の位置でこれら嵌合部と被嵌合部とを相互に嵌合させるよう係合する係合部が設けられている光学式生体情報測定装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、被嵌合部を固定した被測定者の前腕を腕置き部に位置決め状態に載置して移動機構を作動させることにより、腕置き部が上昇させられる。腕置き部の上方には光学式測定ヘッドが配置されているので、該光学式測定ヘッドに設けられた嵌合部が、前腕に固定された被嵌合部に嵌合させられる。このとき、嵌合部および被嵌合部には係合部が設けられているので、係合部によって、前腕と光学式測定ヘッドのファイババンドルとが、その軸線回りの所定の位置で係合する位置において嵌合させられることになる。
【０００７】
嵌合部と被嵌合部とが相互に嵌合すると、ファイババンドルの先端面が前腕の上面に密着させられる。これにより、ファイババンドルの先端面は、被測定者の前腕の同一位置に密着させられるだけでなく、その中心軸回りの角度についても、常に同一の測定条件を達成することができる。したがって、測定毎の測定結果のばらつきを抑制して、安定した測定結果を得ることができる。
【０００８】
また、前腕に固定した被嵌合部に対して嵌合部を移動させるのではなく、前腕に固定した被嵌合部を前腕毎上昇させて嵌合部を嵌合させるので、嵌合部に設けたファイババンドルを常に固定した状態に配することができる。その結果、ファイババンドルの変位による測定条件の変動をなくして、測定毎の測定結果のばらつきを効果的に抑制することができる。
【０００９】
上記発明においては、前記嵌合部が円柱状に形成され、前記被嵌合部が、被測定者の前腕に接着される接着面と、該接着面まで貫通し、前記嵌合部を嵌合させる貫通孔とを備え、嵌合部外面、貫通孔内面または、接着面のいずれかに空気抜き溝が形成されていることとしてもよい。
【００１０】
被嵌合部の貫通孔に円柱状の嵌合部を嵌合させた場合に、半径方向に沿う両者の位置決めを精度よく行うためには、両者間の公差を可能な限り小さくしていくことが好ましい。しかしながら、貫通孔の一端は、該貫通孔に嵌合された嵌合部の中央に配置されたファイババンドルの先端面を前腕の上面に密着させるために、被嵌合部を固定した前腕の表面によって閉塞されている。このため、あまりに公差を小さくすると、貫通孔内において嵌合部の先端と被測定者の前腕との間に閉じこめられた空気の逃げ場がなく、被嵌合部に対する嵌合部のスムーズな嵌合が妨げられる不都合がある。本発明によれば、嵌合部外面、貫通孔内面または、接着面のいずれかに設けた空気抜き溝によって閉じこめられた空気を逃がすことにより、スムーズに嵌合作業を行うことができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記被嵌合部の貫通孔の近傍に、温度調節された流体を流通させる流路が形成されていることが好ましい。
このようにすることで、温度調節された流体が貫通孔近傍の流路に流通させられるので、被嵌合部の貫通孔に嵌合させられる嵌合部を一定の温度に保つことができる。すなわち、ファイババンドルの先端部近傍を一定の温度に保つことにより、測定時の温度条件を安定させて、測定毎のばらつきを抑制することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記流路に温度調節された流体を導く配管の少なくとも一部が前記ファイババンドルに沿って配置されていることが好ましい。
このようにすることで、ファイババンドルが、その先端部のみならず長さ方向の所定範囲にわたっても温度管理されるので、さらに、測定時の温度条件を安定させることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記ファイババンドルの先端面が前記接着面から０．１〜０．２ｍｍの範囲で突出していることが好ましい。さらに、前記ファイババンドルの先端面が前記接着面から０．１５ｍｍ突出していることが好ましい。
このように構成することで、ファイババンドルの先端面を被測定者の前腕に接触させるたびに生ずる光の強度変動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、測定毎の測定条件の変動を効果的に抑制して、測定結果のばらつきを防止し、測定精度を向上することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る光学式生体情報測定装置１について図１〜図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１は、グルコース濃度測定装置であって、図１に示されるように、被測定者の前腕Ａを位置決め状態に載置する腕置き部２と、該腕置き部２の上方に固定された光学式測定ヘッド３と、該光学式測定ヘッド３を被測定者の前腕Ａの上面に位置決めする位置決め機構４と、腕置き部２を昇降させる移動機構５とを備えている。
【００１６】
前記腕置き部２は、例えば、被測定者毎に用意した水硬性のキャスト材を整形して、被測定者の前腕Ａを安定して保持することができる形状に形成されている。被測定者の前腕Ａは、例えば、掌を上向きにして略水平に差し出すように腕置き部２上に載置されるようになっている。
【００１７】
前記光学式測定ヘッド３は、中央に配置されたファイババンドル６と、その先端部近傍に固定された嵌合部材７とを備えている。ファイババンドル６は、その中央に前腕Ａの表面から内部に向けて光を入射させる第１の光ファイバ８を備えるとともに、その周囲に前腕Ａの内部から戻る光を受光する複数の第２の光ファイバ９を備えている（図８参照）。
【００１８】
前記位置決め機構４は、前記ファイババンドル６と嵌合部材７とからなる嵌合部１０と、被測定者の前腕Ａの上面に接着される被嵌合部１１とから構成されている。嵌合部１０は、円柱状のファイババンドル６の先端部と、嵌合部材７に設けられたキー１２とを備えている（図３参照）。キー１２は、前記ファイババンドル６を径方向に挟む位置に、周方向に２カ所に設けられている。
【００１９】
被嵌合部１１は、図２〜図５に示されるように、被測定者の前腕Ａの上面に接着される接着プレート１３と、該接着プレート１３に固定された嵌合ブロック１４とを備えている。接着プレート１３および嵌合ブロック１４には、その中央に貫通する貫通孔１５が設けられている。この貫通孔１５の内径寸法は、前記ファイババンドル６の先端部の外径寸法より若干大きく形成されている。これにより、貫通孔１５にファイババンドル６の先端部が挿入されると、ファイババンドル６は半径方向にほとんど動かないように固定されるようになっている。
【００２０】
また、接着プレート１３の下面には、接着プレート１３の外縁から貫通孔１５まで連絡する連絡溝１６が形成されている。これにより、図４に示されるように、ファイババンドル６が貫通孔１５に嵌合されたときにファイババンドル６、貫通孔１５および被測定者の前腕Ａの上面によって囲まれる空間に閉じ込められた空気が、連絡溝１６を介して接着プレート１３の外縁から排気されるようになっている。
【００２１】
また、被嵌合部１１の嵌合ブロック１４には、上方に向かって突出する筒状部１７が設けられ、該筒状部１７の先端には、前記嵌合部材７のキー１２を係合可能なキー溝１８が、周方向１８０°の間隔をあけて２カ所に設けられている。これにより、嵌合部材７のキー１２が嵌合ブロック１４のキー溝１８に係合されることで、嵌合部１０と被嵌合部１１との完全な嵌合が達成され、このとき、キー溝１８にキー１２が係合状態に配されることで、ファイババンドル６の軸線回りの回転が禁止されるようになっている。
【００２２】
また、嵌合ブロック１４は、貫通孔１５の周囲に全周にわたって配される流路１９を備えている。該流路１９には、供給配管２０と、排出配管２１とが接続され、図示しない温調流体供給手段から供給配管２０を介して供給された温度調節された流体Ｗが流路１９を流通させられた後に排出配管２１を介して流路１９から排出されるようになっている。
【００２３】
また、供給配管２０および排出配管２１は、図１に示されるように、光学式測定ヘッド３に設けられているファイババンドル６に沿うように配置されている。これにより、供給配管２０を介して嵌合ブロック１４内の流路１９に供給される温度調節された流体Ｗは、流路１９に流通させられる前にファイババンドル６の近傍を通過させられることで、ファイババンドル６を所定の温度に調節することができるようになっている。また、流路１９を通過した温度調節された流体Ｗもファイババンドル６の近傍を通過させられることで、さらに精度よくファイババンドル６を所定の温度に調節することができるようになっている。
【００２４】
さらに、本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１においては、図５に示されるように、嵌合部１０を構成するファイババンドル６の先端部の長さが、嵌合部１０が被嵌合部１１に完全に嵌合された状態で、ファイババンドル６の先端面６ａが接着プレート１３の接着面１３ａから約０．１５ｍｍ突出する長さに設定されている。
また、移動機構５は、腕置き部２を上下方向に移動可能に支持する図示しないリニアガイドと、該リニアガイドに沿って腕置き部２を昇降させるシリンダ２２とから構成されている。
【００２５】
なお、前記ファイババンドル６が接続される測定装置本体２３は、例えば、以下の通りに構成されている。
すなわち、測定装置本体２３は、図６に示されるように、光を発生する光源２４と、該光源２４から出射された光を分光する分光器２５と、分光器２５から出射された分光された光を前腕Ａ表面に向けて照射し、前腕Ａ内部を拡散または透過した光を受光する前記光学式測定ヘッド３と、該光学式測定ヘッド３において受光された光を検出する信号光検出器２６と、該信号光検出器２６により検出された光のスペクトルに基づいて被測定者のグルコース濃度を算出する演算部２７とを備えている。
【００２６】
また、測定装置本体２３内には、分光器２５により分光された光を測定光Ｓ１と参照光Ｓ２とに分岐する参照光分岐部２８と、分岐された参照光Ｓ２を検出する分岐光検出器２９とを備えている。また、参照光分岐部２８と光学式測定ヘッド３との間には、光学式測定ヘッド３において反射されて戻る反射光Ｓ３を分岐する反射光分岐部３０が設けられている。前記分岐光検出器２９は、反射光分岐部３０において分岐された反射光Ｓ３をも検出するようになっている。
【００２７】
前記光源２４は、例えば、ハロゲンランプ、波長帯域を異にする複数の広帯域光源、例えば、ＡＳＥ(Amplified Spontaneous
Emission)光源や、ＳＬＤ(Super Luminescence Diode)光源からの光をマルチプレクサで合波した光源、あるいはこれらの組み合わせからなる光源のいずれでもよい。ハロゲンランプによれば、簡易かつ安価に構成できる利点があり、広帯域光源からの光を合波した光源によれば、高輝度の光を効率よく伝播することができる利点がある。
【００２８】
前記分光器２５は、入力された高周波の周波数に応じて、入射された光の内の特定の波長の光のみを出射する音響光学可変波長フィルタ（ＡＯＴＦ：Acousto-Optic Tunable
Filter、以下、ＡＯＴＦ２５という。）と、該ＡＯＴＦ２５に高周波を供給して制御するフィルタ制御部３１とを備えている。
前記フィルタ制御部３１は、ＡＯＴＦ２５に対して特定の周波数の高周波を供給する。フィルタ制御部３１からＡＯＴＦ２５に供給される高周波の周波数は、所定の速度で順次変更されるようになっている。
【００２９】
また、フィルタ制御部３１がＡＯＴＦ２５に対して供給する高周波の周波数は、コンピュータ３２により制御されるようになっている。図中、符号３３は、同期検波のための基本周波数を発生する発振器、符号３４は乗算器を示している。これにより、ＡＯＴＦ２５には、発振器３３から供給される基本周波数とフィルタ制御部３１から供給される周波数とが乗算器３４によって乗算された周波数の高周波が入力されるようになっている。
【００３０】
前記参照光分岐部２８は、例えば、図７に示されるように、ＡＯＴＦ２５から発せられた光を２方向に分岐させるビームスプリッタ３５と、該ビームスプリッタ３５により分岐された参照光Ｓ２を光ファイバ３６の端面に集光させるコリメータ３７とを備えている。分岐された参照光Ｓ２は、コリメータ３７によって光ファイバ３６の端面に集光させられ、後述する分岐光検出器２９に導かれるようになっている。参照光分岐部２８におけるビームスプリッタ３５の分岐比率は、例えば、光学式測定ヘッド３に向かう測定光Ｓ１が９５％、分岐光検出器２９に向かう参照光Ｓ２が５％程度となるように設定されている。
【００３１】
前記光学式測定ヘッド３のファイババンドル６の先端面６ａを前腕Ａの表面に密着させた状態で測定装置本体２３を作動させることにより、ファイババンドル６の中心の第１の光ファイバ８から出射された測定光Ｓ１は、前腕Ａ内に入射され、拡散あるいは透過させられた後に、前腕Ａの表面に戻り、第１の光ファイバ８の周囲に配置されている複数の第２の光ファイバ９によって信号光Ｓ４として受光されるようになっている。
【００３２】
各第１の光ファイバ８と第２の光ファイバ９との間の距離は、第１の光ファイバ８から出射された測定光Ｓ１が、所定の光路長を経て第２の光ファイバ９に受光されるような距離に設定されている。本実施形態においては、グルコースを多く含む真皮領域にまで測定光Ｓ１が進達するように、約０．４〜０．８ｍｍの距離をあけて配置されている。これにより、第２の光ファイバ９により受光される信号光Ｓ４は、前腕Ａ内を真皮の深さまで進達した光を多く含んでいるようになる。第２の光ファイバ９は、束ねられた他のコネクタにより筐体３８に接続されている。
【００３３】
前記反射光分岐部３０は、前記参照光分岐部２８において分岐された測定光Ｓ１が第１の光ファイバ８を介して光学式測定ヘッド３に供給され、ファイババンドル６の先端面６ａから前腕Ａ内に入射される際に、前腕Ａの表面によって反射されて第１の光ファイバ８内を戻る反射光Ｓ３を分岐するようになっている。反射光分岐部３０においては、例えば、第１の光ファイバ８を戻る反射光Ｓ３のうち、１０％を分岐するようになっている。分岐された反射光Ｓ３は、光ファイバ３９内を伝播して分岐光検出器２９まで導かれるようになっている。
【００３４】
信号光検出器２６は、第２の光ファイバ９の端面に対向して配置されており、第２の光ファイバ９により受光された信号光Ｓ４を検出して、信号光Ｓ４の光強度に応じた電気信号を出力するように構成されている。また、分岐光検出器２９は、前記参照光分岐部２８および反射光分岐部３０において分岐された参照光Ｓ２および反射光Ｓ３を伝播してくる光ファイバ３６，３９の端面に対向して配置されている。さらに、参照光Ｓ２および反射光Ｓ３の出射端と分岐光検出器２９との間にはシャッタ４０が配置され、参照光Ｓ２または反射光Ｓ３を選択的に分岐光検出器２９に検出させることができるようになっている。これら信号光検出器２６および分岐光検出器２９は、例えば、ＰｂＳセンサ、あるいは、ＩｎＧａＡｓセンサである。
【００３５】
前記演算部２７は、前記信号光検出器２６の検出信号および前記分岐光検出器２９の検出信号をそれぞれ増幅するアンプ４１と、該アンプ４１から出力された電気信号から特定の周波数に同期することでノイズの少ない信号のみを抽出するロックイン検波器４２と、該ロックイン検波器４２から出力された電気信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４３と、該Ａ／Ｄ変換器４３から出力されたディジタル信号に基づいてグルコース濃度を算出するコンピュータ３２とを備えている。
【００３６】
前記ロックイン検波器４２は、前記発振器３３から供給された基本周波数を受信して、アンプ４１からの電気信号から、基本周波数に同期する周波数成分の電気信号のみを抽出するようになっている。
また、コンピュータ３２は、前記フィルタ制御部３１を制御し、つまり、ＡＯＴＦ２５より発せられる光の波長信号と同期して、ロックイン検波器４２により抽出された電気信号をＡ／Ｄ変換した出力信号を検出するようになっている。
【００３７】
これにより、コンピュータ３２においては、Ａ／Ｄ変換器４３から得られた複数の出力信号と、各出力信号に対応する波長信号とから得られる出力信号のスペクトル分布に基づいて、特定の波長領域、例えば、波長１６００ｎｍ近傍の領域における出力信号値からグルコース濃度が演算されるようになっている。
また、コンピュータ３２には、モニタ４４が接続されており、コンピュータ３２において演算され、種々の補正を施されたグルコース濃度値が表示されるようになっている。
【００３８】
このように構成された本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１を用いて被測定者のグルコース濃度を測定するには、まず、被測定者の前腕Ａに被嵌合部１１を取り付ける。被嵌合部１１の取り付けは、図１に示されるように、所定の接着剤により接着プレート１３の接着面１３ａを、例えば、被測定者の前腕Ａの内側に接着することにより行われる。
【００３９】
なお、平坦な接着プレート１３の接着面１３ａと被測定者の前腕Ａの表面との間に、その表面の湾曲により、隙間が形成されてしまう場合には、図１に示されるように、適当な樹脂４５等を挟み込むことにしてもよい。そして、このようにして前腕Ａの表面に固定された被嵌合部１１には供給配管２０と排出配管２１とを接続する。これにより、温度調節された流体Ｗを嵌合ブロック１４の流路１９内に流動させることができるようにする。供給配管２０および排出配管２１は、被測定者が移動するときには、図示しないコネクタを切り離すことにより光学式測定ヘッド３から切り離されるようにしておけばよい。
【００４０】
このようにして被嵌合部１１が被測定者の前腕Ａに固定された状態で、図１に示されるように、被測定者の前腕Ａを略水平に差し出した状態に腕置き部２に載置させる。腕置き部２は被測定者毎に、各被測定者の前腕Ａの形状にぴったり合う形状に形成されているので、被測定者には無理な力がかかることなく、リラックスした自然な状態での測定を行うことができる。また、腕置き部２は、被測定者の前腕Ａをある程度拘束するように形成されており、被測定者がその前腕Ａを腕置き部２上に載置すると、前腕Ａはその位置に大まかに位置決めされることになる。
このとき、被測定者の前腕Ａに取り付けた被嵌合部１１は、その筒状部１７を上向きに開口させた状態で、固定設置されている光学式測定ヘッド３の真下に配置される。
【００４１】
この状態で、移動機構５を作動させ、腕置き部２を上昇させることで、被測定者の前腕Ａを上昇させ、前腕Ａに固定されている被嵌合部１１を光学式測定ヘッド３に設けられている嵌合部１０に嵌合させる。上方に配置された光学式測定ヘッド３を下降させるのではなく、下側に配置した被測定者の前腕Ａを上昇させるので、ファイババンドル６を静止した状態に維持することができる。その結果、ファイババンドル６の変動による光量の変動を防止することができるという利点がある。
【００４２】
そして、嵌合部１０に設けられた円柱状のファイババンドル６の先端部が、被嵌合部１１に設けられている貫通孔１５にぴったりと嵌合することにより、嵌合部１０と被嵌合部１１とがファイババンドル６の半径方向に相対的に位置決めされることになる。
このとき、ファイババンドル６の外周面と貫通孔１５との間の隙間を小さくしても、先端面６ａ、貫通孔１５内面および前腕Ａにより囲まれた空間内の空気は、連絡溝１６を介して接着プレート１３の外縁から排出されるので、閉じこめられた空気によって挿入作業が阻害されることはない。すなわち、位置決め精度を高く維持しながら、操作性を向上させることができる。
【００４３】
また、嵌合部１０に設けられたキー１２が被嵌合部１１に設けられているキー溝１８に一致して挿入されることにより、嵌合部１０と被嵌合部１１とが完全に嵌合され、両者が、ファイババンドル６の軸線回りにも相対的に位置決めされることになる。
すなわち、測定毎に、ファイババンドル６を被測定者の前腕Ａの同一位置に押し当てるだけではなく、その軸線回りの角度も同一の相対角度を再現することができる。したがって、測定毎の測定条件の変動をさらに確実に防止することができるという利点がある。
【００４４】
そして、嵌合部１０と被嵌合部１１とが完全に嵌合された状態では、図５に示されるように、ファイババンドル６の先端面６ａが接着プレート１３の接着面１３ａから０．１５ｍｍ突出させられる。これにより、ファイババンドル６の先端面６ａは、接着プレート１３の接着面１３ａに密着している前腕Ａの表面を、その突出量に応じた接触圧力で押圧することになり、貫通孔１５に対する着脱が繰り返されても常に同一の接触圧力で被測定者の前腕Ａの表面に密着させられることになる。
【００４５】
ここで、図９および図１０に、ファイババンドル６の先端面６ａの接着面１３ａからの突出量に依存する測定値の標準偏差と平均強度変動とを示す。図は、波長１５５０ｎｍにおける測定値の標準偏差および平均強度変動を示している。
標準偏差は、ある一定時間（例えば、約３分間）、波長１５５０ｎｍの光を連続測定した際に生ずる光強度変動のばらつきを表している。このときの強度の平均値を平均強度変動としている。これらの計算に使用するデータは、光学式測定ヘッド３に前腕を押し当てた後、データが安定してから３分間にわたって採取している。
比較例１〜３は、ファイババンドル６を前腕Ａに対して水平方向から押し当てた場合、比較例４〜７は、ファイババンドル６を前腕Ａに対して単に垂直方向から押し当てた場合を示している。
【００４６】
これらのグラフによれば、本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１によれば、他の比較例の場合と比較して安定した低い標準偏差を示すとともに、安定した強度変動を示していることがわかる。
また、ファイババンドル６の先端面６ａの突出量との関係では、標準偏差および平均強度変動のいずれもが、突出量０．１〜０．２ｍｍの範囲で、安定して低い値を示している。特に、突出量が０．１５ｍｍの場合に、最も低い標準偏差値と最も低い平均強度変動が示されている。
したがって、この値に突出量を設定した本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１によれば、測定毎の測定結果のばらつきを最小限に抑制して、高い精度の測定を行うことができる。
【００４７】
さらに、本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１によれば、所定の温度に温度調節された流体Ｗが供給配管２０を介して嵌合ブロック１４の流路１９内に供給され、排出配管２１を介して排出される。嵌合ブロック１５の流路１９はファイババンドル６の先端部を嵌合させている貫通孔１５の周囲に形成されているので、貫通孔１５にファイババンドル６の先端部が嵌合された状態では、温度調節された流体Ｗによってファイババンドル６の先端部が一定の温度となるように調節される。したがって、測定時の温度条件を一定にして、測定毎の測定結果のばらつきを抑制することができる。
【００４８】
また、供給配管２０および排出配管２１はいずれもファイババンドル６の側面に沿って配置されているので、ファイババンドル６の先端部のみならず、所定の長さ範囲にわたって、温度調節することができる。したがって、さらに安定的にファイババンドル６の温度を一定に維持することができ、測定結果のばらつきを抑制することができる。
【００４９】
グルコース濃度の測定は、光学式測定ヘッド３の中央のファイババンドル６の先端面６ａを前腕Ａの表面に密着させた状態で、光源２４を作動させ、光源２４から発せられた光を光ファイバ４６により伝播してコリメータ４７によって平行光にした状態でＡＯＴＦ２５に入射させる。ＡＯＴＦ２５を作動させるには、ＡＯＴＦ２５により分光する測定光の波長に対応する周波数の高周波をフィルタ制御部３１からＡＯＴＦ２５に供給する。これにより、入射された光から所定波長の測定光Ｓ１が分光されて出射されることになる。
【００５０】
ＡＯＴＦ２５から出射された光は、参照光分岐部２８に入射され、その一部、例えば５％を参照光Ｓ２として分岐される。分岐された参照光Ｓ２は、コリメータ３７によって光ファイバ３６の一端面に集光され、他端面に対向配置されている分岐光検出器２９によりそのまま検出されることになる。
【００５１】
参照光Ｓ２を分離された残りの測定光Ｓ１は、第１の光ファイバ８に入射される前に反射光分岐部３０を通過させられる。反射光分岐部３０においては、測定光Ｓ１のうちの１０％が分離され残りの９０％が第１の光ファイバ８に入射される。分離された１０％の測定光Ｓ１は廃棄される。
【００５２】
第１の光ファイバ８に入射された測定光Ｓ１は、第１の光ファイバ８によって光学式測定ヘッド３まで伝播され、光学式測定ヘッド３のファイババンドル６の先端面６ａから、該先端面６ａに密着配置されている前腕Ａの内部に向けて出射される。
このとき、前腕Ａの表面においては、照射された測定光Ｓ１の一部が反射光Ｓ３として第１の光ファイバ８内に戻り、残りが前腕Ａ内に入射される。
【００５３】
第１の光ファイバ８内を戻る反射光Ｓ３は、反射光分岐部３０を通過させられる際に、その１０％が分離されて分岐光検出器２９まで伝播され、分岐光検出器２９により検出される。
前腕Ａ内に入射された測定光Ｓ１は、前腕Ａ内を進行する間に、その一部は、生体組織に衝突して拡散され、他の一部は生体組織を透過して直進する。測定光Ｓ１は、通過する前腕Ａ内組織や体液の成分に応じて、特定の波長領域の光を吸収される。したがって、前腕Ａ内で拡散または透過されることにより前腕Ａ外に出射された信号光Ｓ４は、通過した前腕Ａ組織や体液に応じた特定の波長領域の光量が低下していることになる。
【００５４】
第２の光ファイバ９は、上述したように第１の光ファイバ８との間の距離を一定に固定されているので、その距離に応じた深さまで進達した光を多く含む信号光Ｓ４を受光する。本実施形態の場合には、測定光Ｓ１は真皮領域まで進達した後に、入射表面に戻って、第１の光ファイバ８に隣接している第２の光ファイバ９に受光されるので、受光される信号光Ｓ４はグルコースの情報を多く含んでいることになる。
受光された信号光Ｓ４は、第２の光ファイバ９を介して筐体３８内に戻され、第２の光ファイバ９の端面に対向配置されている信号光検出器２６により検出される。
【００５５】
信号光検出器２６および分岐光検出器２９からの出力信号は、演算部２７に入力されると、アンプ４１によってそれぞれ増幅される。信号光検出器２６により検出される信号光Ｓ４の大きさは、前腕Ａに入射される光、すなわち、ＡＯＴＦ２５から発せられた測定光Ｓ１の強度の変動とともに変動する。したがって、前腕Ａへの入射前の測定光Ｓ１の一部を参照光Ｓ２として分岐光検出器２９により検出しておき、後述するコンピュータ３２において受光された信号光Ｓ４から差し引くことにより、ＡＯＴＦ２５から発せられる測定光Ｓ１の強度変動による信号光Ｓ４の光強度の変動を除去することが可能となる。
【００５６】
本実施形態に係る光学式生体情報測定装置１においては、参照光分岐部２８における分岐比率が、測定光９５％、参照光５％程度に設定されているので、測定光Ｓ１が前腕Ａ内で減衰されて得られる信号光Ｓ４と参照光Ｓ２とのレベルを同等にして測定光Ｓ１の強度変動による信号光Ｓ４強度の変動を効果的に除去することができる。この場合に、コンピュータ３２においては、分岐光検出器２９からの出力信号に所定の係数をかけることにより、信号レベルを調整してもよい。
【００５７】
また、信号光検出器２６により検出される信号光Ｓ４の大きさは、入射される前腕Ａの表面状態、例えば、皮膚の硬さ、厚さ、色、温度や湿度等によって変動する。したがって、前腕Ａ表面における反射光Ｓ３を反射光分岐部３０において分岐して分岐光検出器２９により検出しておき、検出された反射光Ｓ３を用いて、信号光Ｓ４強度を補正することにより、表面状態の変動により信号光Ｓ４強度が変動するゆらぎノイズを除去することが可能となる。この場合に、分岐光検出器２９の前段に設けられているシャッタ４０を作動させ、参照光Ｓ２が分岐光検出器２９に検出されるのを阻止しておくことにより、分岐光検出器２９により反射光Ｓ３のみを検出して個別に補正をかけることが可能となる。
【００５８】
また、反射光分岐部３０における分岐比率が、測定光９０％、反射光１０％程度に設定されているので、前腕Ａに入射される測定光Ｓ１が必要以上に減衰されてしまうことを防止できる。
【００５９】
アンプ４１において増幅された各検出器２６，２９からの出力信号は、それぞれロックイン検波器４２を通過させられる。これにより、フィルタ制御部３１からのＡＯＴＦ２５に入力された高周波に対応する波長の光に関する出力信号のみが抽出される。したがって、抽出された出力信号には、前腕Ａに入射された測定光Ｓ１と波長を同じくする前腕Ａからの散乱光の情報のみが含まれ、他の波長の光、例えば、外来光に関する情報は除かれている。その結果、外来光等によるノイズの発生を抑制することができる。
【００６０】
そして、ロックイン検波器４２において抽出された出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器４３によってディジタル信号に変換させられてコンピュータ３２に入力される。コンピュータ３２においては、フィルタ制御部３１からＡＯＴＦ２５に入力させる高周波の周波数、すなわち、前腕Ａに入射させた測定光Ｓ１の波長情報が順次変更されている。
【００６１】
したがって、コンピュータ３２においては、出力信号と波長情報との関係を示す波長特性が求められていくことになる。また、コンピュータ３２は、求めた波長特性の内、所定の波長領域、例えば、波長１６００ｎｍ近傍の領域における出力信号値を求めることにより、前腕Ａ内部のグルコース濃度を演算する。そして、コンピュータ３２に接続されたモニタ４４にグルコース濃度が表示されることになる。
【００６２】
なお、本発明に係る光学式生体情報測定装置は、グルコース濃度測定装置を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の任意の生体情報の観察に利用することとしてもよい。また、キーとキー溝とを２個ずつ設けたが、これに代えて、１個または３個以上でもよい。また、キーの数とキー溝の数とは一致していなくてもよい。
また、接着プレート１３の下面に連絡溝１６を形成したが、これ代えて、ファイババンドル６の外面または貫通孔１５の内面に連絡溝を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学式生体情報測定装置を示す概略図である。
【図２】図１の光学式生体情報測定装置の被嵌合部を示す斜視図である。
【図３】図１の光学式生体情報測定装置の嵌合部と被嵌合部とからなる位置決め機構を示す縦断面図である。
【図４】図３とは異なる方向からみた、図３と同様の位置決め機構の縦断面図である。
【図５】図３の位置決め機構が完全に嵌合した状態を示す縦断面図である。
【図６】図１の光学式生体情報測定装置の測定装置本体を説明する概略図である。
【図７】図６の測定装置本体内の参照光分岐部を示す図である。
【図８】図１の光学式生体情報測定装置の光学式測定ヘッドに設けられたファイババンドルの先端面を示す図である。
【図９】図１の光学式生体情報測定装置のファイババンドルの先端面の突出量と測定値の標準偏差との関係を示すグラフである。
【図１０】図１の光学式生体情報測定装置のファイババンドルの先端面の突出量と測定値の平均強度変動との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ  前腕
Ｗ  流体
１  光学式生体情報測定装置
２  腕置き部
３  光学式測定ヘッド
５  移動機構
６  ファイババンドル
６ａ  先端面
１０  嵌合部
１１  被嵌合部
１２  キー（係合部）
１３ａ  接着面
１５  貫通孔
１６  連絡溝（空気抜き溝）
１８  キー溝（係合部）
１９  流路
２０  供給配管（配管）
２１  排出配管（配管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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